比利時(shí)微電子（IMEC）在2016國(guó)際電子元件會(huì)議（IEEE International Electron Devices Meeting ; IEDM）中首度提出由硅納米線垂直堆疊的環(huán)繞式閘極（GAA）金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效電晶體（MOSFETs）的CMOS集成電路，其關(guān)鍵技術(shù)在于雙功率金屬閘極，使得n型和p型裝置的臨界電壓得以相等，且針對(duì)7納米以下技術(shù)候選人，IMEC看好環(huán)繞式閘極納米線電晶體（GAA NWFET）會(huì)雀屏中選。

　　比利時(shí)微電子研究中心與全球許多半導(dǎo)體大廠、系統(tǒng)大廠均為先進(jìn)制程和創(chuàng)新技術(shù)的合作伙伴；其中，在CMOS先進(jìn)邏輯微縮技術(shù)研究的關(guān)鍵伙伴包括有臺(tái)積電、三星電子（Samsung Electronics）、高通（Qualcomm）、GlobalFoundries、美光（Micron）、英特爾（Intel）、SK海力士（SK Hynix）、Sony、華為等。

　　針對(duì)半導(dǎo)體7納米以下制程，究竟誰(shuí)可以接棒FinFET技術(shù)？比利時(shí)微電子研究中心表示，目前看起來(lái)環(huán)繞式閘極納米線電晶體（GAA NWFET）是最有可能成功突破7納米以下FinFET制程的候選人。

　　比利時(shí)微電子進(jìn)一步分析，因?yàn)镚AA NWFET擁有高靜電掌控能力，可以實(shí)現(xiàn)CMOS微縮，在水平配置中，也是目前主流FinFET技術(shù)的自然延伸，可以通過(guò)垂直堆疊多條水平納米線來(lái)最大化每個(gè)覆蓋區(qū)的驅(qū)動(dòng)電流。

　　再者，比利時(shí)微電子研究中心也研究新的結(jié)構(gòu)對(duì)于原來(lái)靜電放電（ESD）表現(xiàn)的影響，且發(fā)表靜電放電防護(hù)二極體，讓GAA納米MOSFETs的發(fā)展有突破，間接幫助鰭式場(chǎng)效電晶體（FinFET）持續(xù)往更先進(jìn)制程技術(shù)發(fā)展。

　　2016年比利時(shí)微電子研究中心展示了垂直堆疊、由直徑8納米的硅納米線所制成的GAA FET，這些電晶體的靜電控制由n-FETs和p-FETs制作而成，具有n型和p型元件的相同臨界電壓，因?yàn)榉e體電路技術(shù)中的關(guān)鍵是雙功函數(shù)金屬閘極的使用，使得n-FET和p-FET的臨界電壓得以獨(dú)立設(shè)置。

　　且在該步驟中，P型功函數(shù)金屬（PWFM）在所有元件中的溝槽式閘極使用，然后使用選擇性蝕刻P型功函數(shù)金屬到納米結(jié)晶性鉿氧化物（HfO2）到n-FET，隨后利用N型功函數(shù)金屬。

　　另外，針對(duì)關(guān)鍵靜電放電（ESD）影響，比利時(shí)微電子提出兩種不同的靜電放電防護(hù)二極管，分別為閘二極體和淺溝槽隔離（STI）二極體。其中，STI二極體因?yàn)樵诙伪罎?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/電流/" target="_blank">電流（It2）與寄生電容的比率上表現(xiàn)較佳，所以認(rèn)為是較好的靜電放電防護(hù)元件。

　　再者，測(cè)量和TCAD模擬也證明，與塊狀基板式鰭式電晶體（Bulk FinFET）二極體相比，GAA納米線二極體維持了靜電放電的表現(xiàn)。

　　比利時(shí)微電子研究中心的邏輯裝置與積體電路總監(jiān)Dan Mocuta表示，在GAA硅質(zhì)CMOS技術(shù)、靜電放電防護(hù)結(jié)果方面的積體電路技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)7納米或以下制程的重要成就。

　　圖１-（a） PWFM 被 n-FET 蝕刻后的 Top View 掃描電子顯微鏡（SEM）影像，和 （b） p-FET和 n-FET 在制程結(jié)束后的穿透式電子顯微鏡（TEM）影像 （LG = 30nm）

　　*〈搭載雙功函數(shù)金屬柵極的垂直堆棧環(huán)繞式柵極（GAA）硅納米 CMOS 晶體管〉H. Mertens 等，IEDM 2016

　　**〈以本體硅環(huán)繞式柵極垂直堆棧之水平納米線技術(shù)中的靜電放電二極管〉S.-H. Chen 等，IEDM 2016

　　延伸閱讀：臺(tái)積電7nm制程新技術(shù)，速度提升4倍

　　在12月3~7日于美國(guó)舉行的IEEE國(guó)際電子元件會(huì)議上，臺(tái)積電宣布以其最新版3D FinFET電晶體，可用于生產(chǎn)更新一代智能手機(jī)及其他移動(dòng)裝置處理器的首個(gè)全新7納米制程技術(shù)，借此正式加入全球7納米制程技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)場(chǎng)，并彰顯其較英特爾更快的制程技術(shù)進(jìn)展，顯示晶圓代工廠。。.

　　OFweek電子工程網(wǎng)訊 據(jù)海外媒體報(bào)道，即使近年摩爾定律（Moore’s Law）進(jìn)展速度趨緩，但全球各家芯片制造商仍持續(xù)開發(fā)新一代制程技術(shù)。在12月3~7日于美國(guó)舉行的IEEE國(guó)際電子元件會(huì)議（IEDM）上，臺(tái)積電宣布以其最新版3D FinFET電晶體，可用于生產(chǎn)更新一代智能手機(jī)及其他移動(dòng)裝置處理器的首個(gè)全新7納米制程技術(shù)，借此正式加入全球7納米制程技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)場(chǎng)，并彰顯其較英特爾（Intel）更快的制程技術(shù)進(jìn)展，顯示晶圓代工廠具備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

　　根據(jù)科技網(wǎng)站ZD Net及EETimes報(bào)導(dǎo)，臺(tái)積電為了展示7納米制程技術(shù)，在會(huì)議中介紹一款由7納米制程生產(chǎn)的全功能256MB SRAM測(cè)試芯片，據(jù)稱該芯片存儲(chǔ)器細(xì)胞（Memory Cell）尺寸僅0.027平方微米，可提供相較于現(xiàn)有16納米FinFET制程高達(dá)4成的性能速度提升，以及高達(dá)65%的功耗節(jié)省。

　　臺(tái)積電7納米制程技術(shù)采用當(dāng)前的193納米浸潤(rùn)式微影技術(shù)（Immersion Lithography），與三星、GlobalFoundries以及IBM等競(jìng)爭(zhēng)業(yè)者宣布的7納米制程技術(shù)，是采用新型態(tài)極紫外光微影技術(shù)（EUV）有所差異。有鑒于EUV技術(shù)至少要等到2018~2019年以后才可能見(jiàn)到量產(chǎn)就緒，因此要等到EUV技術(shù)成熟問(wèn)世可能仍需一段時(shí)間，不過(guò)EUV具備成本降低等優(yōu)勢(shì)。

　　值得注意的是，臺(tái)積電7納米制程技術(shù)并非與目前最新的10納米制程技術(shù)做比較，而是與16納米進(jìn)行規(guī)格比較，這意謂臺(tái)積電等于一次跳了2個(gè)甚至3個(gè)制程世代達(dá)7納米技術(shù)水準(zhǔn)。臺(tái)積電在會(huì)中也透露，該公司7納米制程SRAM良率已達(dá)50%，外媒分析稱這是值得注意的成就。

　　外界多半認(rèn)為10納米只是一個(gè)壽命短的過(guò)渡制程技術(shù)，目前三星電子（Samsung Electronics）已開始以10納米制程量產(chǎn)，首款10納米處理器可能將于2017年初發(fā)布；GlobalFoundries計(jì)劃直接跳過(guò)10納米，直攻7納米制程技術(shù)，并計(jì)劃將從2018年初開始進(jìn)行7納米制程風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)。

　　臺(tái)積電則計(jì)劃從2016年第4季開始采10納米制程技術(shù)量產(chǎn)，預(yù)計(jì)2017年底才會(huì)見(jiàn)到7納米制程導(dǎo)入生產(chǎn)，臺(tái)積電強(qiáng)調(diào)，該公司正將重心放在協(xié)助客戶盡速面向市場(chǎng)推出7納米芯片產(chǎn)品。

　　由此快速的制程技術(shù)進(jìn)展步伐，也意謂晶圓代工廠商已在半導(dǎo)體制程技術(shù)上取得技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，如英特爾已延后10納米生產(chǎn)進(jìn)程，并預(yù)計(jì)2017年底以后才會(huì)發(fā)布首款桌上型電腦（DT）處理器“Cannonlake”。作為此進(jìn)程延后下的過(guò)渡權(quán)宜策略，英特爾改發(fā)布采14納米制程的Kaby Lake處理器。

　　另外，雖然ASML的EUV系統(tǒng)至今仍僅在量產(chǎn)前的發(fā)布階段，不過(guò)臺(tái)積電已宣布自有5納米制程節(jié)點(diǎn)將開始采用EUV技術(shù)。